Для чего магниты изготавливаются в виде подковы?
Сила притяжения магнитом ферромагнетика (железа) максимальна, когда ферромагнетик замыкает магнитное поле, то есть касается одновременно и южного, и северного полюса магнита. Для магнита в виде бруска это реализовать можно единственным, не очень удобным способом — прикладывать магнит к ферромагнетику плашмя. В подковообразном магните именно два рога подковы являются двумя магнитными полюсами, и их одновременное прикладывание к железяке вызывает гораздо больший эффект, чем прикладывание к этой железяке одного конца (полюса) магнита в виде бруска.
Полюса магнита традиционно раскрашивают красками — южный красной краской, северный — синей (не белой).
По секрету всему свету. Вопросы
Добрый день! Андрей Бояршинов 6 лет из Перми хочет спросить у Зубка в программе «По секрету всему свету»: как делаются магниты, и почему одна сторона обозначается красным цветом а другая — синим? Почему некоторые магниты отталкиваются, а другие притягиваются? Спасибо!
Ответы
Здравствуй, Андрей! Начну со второго вопроса. У магнитов есть два полюса, северный и южный. Традиционно один полюс «тёплый», потому и красный, а другой — «холодный», синий. Магниты изготавливают путём намагничивания куска железа или сплава неодима, бора, кобальта и ферритов. Они в несколько этапов измельчаются, плавятся в электроиндукционной печи при температуре в 1600 0 С. Чаще всего магнит имеет круглую форму или форму подковы. Такие заготовки намагничиваются при помощи железного стержня и обмотки, по которой пускают ток. В заключение добавлю, что одноимённые полюса магнитов отталкиваются, а разноимённые — притягиваются.
Телеканал
Смотрите нас
—> 
Что такое неодимовый магнит?
Неодим является самым мощным постоянным магнитным материалом, известным ученым в настоящее время. А также очень доступным, что делает его пригодным для множества вариантов использования.
Редкоземельные магниты
Химический состав неодимового магнита: Nd2Fe14B, иначе говоря, два атома неодима, 14 атомов железа, и один атом бора. Поэтому иногда такие магниты называют "неодим-железо-бор". Это редкоземельные магниты, которые, в отличие от обычных ферритовых и керамических магнитов, содержат атомы из лантанидов или актинидов периодической таблицы. Магниты, изготовленные из неодима, являются самыми мощными редкоземельными магнитами. Их сила зачастую дается в Гауссах (МегаГаусс-Эрстед, магнитная энергия), и в зависимости от формы и класса может достигать 13 500 Гаусс и более, хотя обычно составляет 2000 Гаусс. Для сравнения, магниты холодильника выдают примерно 50 Гаусс.
Применение неодимовых магнитов
Неодимовые магниты сравнительно недороги, поэтому их используют достаточно часто и в промышленности, и в быту, а также любителями и исследователями. Например, каждый жесткий диск современного компьютера имеет небольшой неодимовый магнит в виде сегмента, который помогает направить иглу для считывания данных.
Неодимовые магниты вы также можете найти в дорогих акустических системах, в креплениях мебели, различной фурнитуре и т.д. Также магниты из неодима используют как сувенирные магниты. Единственным минусом неодимовых магнитов можно считать только то, что они теряют часть своей магнитной энергии при высоких эксплуатационных температурах. Это исключает использование неодимовых магнитов в электронике, где генерируется много тепловой энергии. Однако есть различные классы неодимовых магнитов, которые можно использовать при температурах до 200 градусов Цельсия.
Преимущества неодимовых магнитов
Главным же плюсом неодимовых магнитов является их сила: например, магнит размером с 5-ти рублевую монету (25 мм в диаметре и 5 мм в толщину) может выдержать вес почти 9 кг! Два соединенных между собой под неправильным углом магнита могут травмировать кожу до кровоподтеков. А магниты больших размеров (например, 50*30 мм) являются чрезвычайно опасными, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с ними. Но при соблюдении мер предосторожности, неодимовые магниты могут быть использованы в развлекательных и даже образовательных проектах.
Вторым, но не менне важным, достоинством неодимовых магнитов является срок их службы. И хоть технологии производства неодимовых магнитов всего 30 лет, но уже сейчас можно говорить, что неодимовые магниты теряют всего порядка 1% своей магнитной энергии в течение 100 лет! Для сравнения, обычные ферритовые магниты служат не более 10 лет, после чего становятся просто куском железа.
Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему ферритовые магниты чаще всего изготавливали в виде подковы, одна лапка которой выкрашена в красный, а вторая — в синий цвет? Ответ прост: производители пытались замкнуть линии магнитного поля ферритового магнита, чтобы увеличить срок их службы. Неодимовым магнитам это не требуется, поэтому можно изготовить практически любую форму, а также сделать их "мультиполярными", т.е. имеющими несколько полюсов на поверхности.
Магнитные явления
В нашем интернет магазине вы можете найти пленку для визуализации линий магнитного поля в физической среде. Аккуратно расположенные неодимовые магниты могут способствовать диамагнитной левитации — своеобразному явлению, которое может поднять небольшие предметы в воздух без контакта с ним. Если вы попытаетесь перетащить магнит по немагнитной поверхности (алюминий, медь), то вы почувствуете силу "магнитного нарушения" или попросту сопротивление вихревых токов, возникающих при движении магнита над немагнитной поверхностью. Попробуйте повторить эти опыты с нашими магнитами, и Вы не пожалеете!
Ведь не зря говорится, что магнетизм — самое красивое явление физики, с которым мы когда-либо сталкиваемся!
Магнит синий и красный что означает
Постоянный магнит: взаимодействие с объектами, магнитное поле, размагничивание
Постоянные магниты – это вещества, которые обладают постоянной магнитной силой. Концы постоянных магнитов называются полюсами. У каждого магнита два полюса: северный (N) и южный (S). На некоторых магнитах они отмечены двумя цветами (чаще всего синим и красным).
Постоянные магниты в отличие от электромагнитов, не требуют электричества для создания своего магнитного поля. Постоянные магниты всегда состоят из ферромагнитных материалов, элементарные магниты которых, атомные спины, выровнены параллельно в процессе намагничивания. Это может произойти при охлаждении расплавленных ферромагнитных пород. Такая горная порода (магнетиты) была исторически найдена древними греками около города Магнесия (город в Малой Азии). Таким образом, город Магнезия является историческим эпонимом магнетизма.
Небольшие постоянные магниты используются для сбора мелких металлических деталей или для крепления легких предметов к магнитным доскам. Например, наконечники некоторых отверток намагничены, что позволяет удерживать металлический винт в поворотном шлице. Постоянные магниты также используются там, где необходимо создать электрический ток в небольших генераторах с помощью электромагнитной индукции. Примером этого является динамо-машина для велосипеда.
Как магниты взаимодействуют с другими объектами?
Ещё древнегреческий ученый Фалес Милетский заметил, что предметы из магнетита взаимодействуют с предметами, содержащими железо.
Поднося магнит к предметам, изготовленным из различных материалов, можно установить, что магнитом притягиваются очень не многие из них. Хорошо притягиваются магнитом чугун, сталь, железо и некоторые сплавы, гораздо слабее никель и кобальт. Вообще не притягиваются магнитами тела из цветным металлов, например, медь, алюминий и другие.
Постоянные магниты могут притягивать ферромагнитные вещества (например, железо) или отталкивать друг друга на одноименных полюсах (северный полюс к северному полюсу, южный полюс к южному полюсу). По сути, тела, длительное время сохраняющие намагниченность, и есть постоянные магниты или просто магниты.
Северный полюс постоянного магнита притягивает южный полюс другого постоянного магнита и наоборот. Между одноименными полюсами (северный полюс к северному полюсу, южный полюс к южному полюсу), напротив, действуют отталкивающие магнитные силы.
Рис. 1. Постоянные магниты
Однако постоянные магниты могут быть получены и искусственным путем. В этом процессе сильные ферромагнитные металлы, обычно сплавы, такие как самарий-кобальт, намагничиваются сильным внешним магнитным полем. Этот процесс намагничивания демонстрирует так называемый гистерезис, то есть несимметричное поведение материала при увеличении и последующем уменьшении внешнего магнитного поля. Гистерезис возникает потому, что выравнивание элементарных магнитов в ферромагните стабилизируется обменным взаимодействием, поэтому материал, который уже был намагничен, имеет другие свойства, чем ферромагнит, который еще не был намагничен.
Благодаря гистерезису магнитное поле сохраняется в ферромагните даже при отключении внешнего магнитного поля. Таким образом, намагниченный материал становится постоянным магнитом. Оставшаяся плотность магнитного потока называется остаточной намагниченностью.
Магнитное поле постоянных магнитов.
Магниты взаимодействуют не только с другими объектами, но и друг с другом. Пространство вокруг магнита, в котором действуют магнитные силы, называется магнитным полем.
А именно, если приблизить красный северный полюс стержневого магнита к северному полюсу второго, вращающегося магнита, то северный полюс этого магнита отворачивается от северного полюса стержневого магнита, – это работает как сила между двумя северными полюсами магнитов, и два одинаковых полюса отталкиваются друг от друга.
Если, с другой стороны, приблизить зеленый южный полюс стержневого магнита к красному северному полюсу вращающегося магнита, то северный полюс повернется к южному полюсу стержневого магнита. Между двумя разными полюсами также действует сила. Два разных полюса притягиваются друг к другу.
В обоих случаях действует следующее: если вы снова уберете стержневой магнит, поворотный магнит вернется в исходное положение. Применимо следующее: чем больше расстояние между полюсами, тем меньше силовое воздействие и, следовательно, отклонение магнита.
Силовое воздействие между полюсами магнитов
С помощью железных опилок можно получить представление о виде магнитного поля постоянных магнитов. Рисунок 2 даёт представление о картине магнитного поля полосового магнита. Как магнитные линии магнитного поля электрического тока, так и магнитные линии магнитного поля магнита – это замкнутые линии. Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита, так же как магнитные линии катушки с электрическим током.
Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
Рис. 2. Опыт с железными опилками, которые расположились согласно силовым линиям магнитного поля полосового магнита
Что произойдет, если мы попытаемся разделить один магнит на два? Если мы повторим эксперименты с каждым из кусочков, мы обнаружим, что вокруг каждого из них есть магнитное поле. Оказалось, что из одного магнита были созданы два магнита. Мы никогда не можем получить один магнитный полюс. Как итог, магнитные полюса в магнитах всегда расположены попарно.
Размагничивание.
Размагничивание постоянного магнита возможно под воздействием тепла, сильной механической вибрации или сильного внешнего магнитного поля.
В то время как электромагнит может быть выключен простым выключением электрического тока, а полярность можно изменить, изменив направление электрического тока на противоположное, “выключить” постоянный магнит не представляется возможным. Отсюда и термин “постоянный”.
Постоянный магнит остается магнитным до тех пор, пока выравнивание атомных спинов не будет снова нарушено внешним воздействием (тепло, сильные удары, магнитные поля). Тогда магнитные силы исчезают, и материал приходится намагничивать заново. В крайних случаях материал может быть даже поврежден. Поэтому каждый постоянный магнит имеет максимальную рабочую температуру. При превышении этой температуры возможны повреждения. Выше температуры Кюри, характерной для конкретного материала, магнит в любом случае полностью размагничивается.
Сила магнитного поля постоянного магнита.
Сила магнитного поля постоянного магнита зависит от используемого материала, а также от точности, с которой осуществляется намагничивание материала. Намагничивание приводит к высокой остаточной намагниченности только в том случае, если достигается полное выравнивание всех спинов атомов. Для этого требуются подходящие материалы и технические ноу-хау.
Как описывается уравнениями Максвелла, – магнитные поля всегда исходят от движущихся зарядов. Существуют только магнитные поля, обусловленные движением заряда, которые всегда создают магнитное поле с северным и южным полюсом.
Силы магнитного поля постоянных магнитов объясняются микроскопическим движением зарядов в веществе. Например, электроны в атомах движутся с огромной скоростью. Электроны имеют характерный электронный спин. Из общего состояния движения электронов возникает магнитный момент и, следовательно, сила магнитного поля.
Магнитные силы всегда действуют вдоль магнитного поля. Это может быть представлено линиями поля. Линии поля также указывают направление и величину магнитных сил.
Рис. 3. Магнитное поле постоянного магнита
На рисунке 3 вы можете видеть, что петля проводника с электрическим током (слева) создает магнитное поле. Величина этого магнитного поля измеряется магнитным моментом. В ферромагнитном материале существует множество магнитных моментов (центр рисунка). Если все они выровнены параллельно, создается постоянный магнит. Постоянный магнит имеет магнитное поле, идентичное магнитному полю катушки. На представленном рисунке схематично обозначены только несколько линий магнитного поля.
Постоянные магниты могут быть изготовлены в широком разнообразии форм. Например, подковообразный магнит показан на рисунке 3 справа. В подковообразном магните северный и южный полюса расположены напротив друг друга. Поскольку линии магнитного поля всегда замкнуты как единое целое, они проходят от северного полюса к южному, а затем возвращаются к северному полюсу в материале. В воздушном пространстве подковообразного магнита это приводит к однородному магнитному полю с силовыми линиями, проходящими параллельно между полюсами.
Постоянный магнит
Постоянным магнитом называется тело, обладающее собственным постоянным магнитным полем. Классический школьный магнит — параллелепипед, каждая из половин которого выкрашена в свой цвет (синий и красный). Такое цветовое решение не случайно: для любого магнита характерно наличие двух полюсов (концов): южный (S, красный) и северный (N, синий).
Визуализируем (рис. 1):
В школе проводят эксперимент с магнитной стрелкой. Сама магнитная стрелка представляет собой малый магнит установленный на подставке с тонкой иголкой, которая позволяет стрелке свободно вращаться. Тогда, если установить несколько магнитных стрелок вокруг основного магнита, они будут ориентированы по-разному (рис. 2).
Рис. 2. Магнитная стрелка в поле постоянного магнита
Ориентация стрелок зависит от их положения относительно магнита и магнитного поля этого источника. Мы можем ввести гипотетические гладкие линии, которые проходят через магнитные стрелки вдоль острия стрелок (рис. 3).
Рис. 3. Визуализация магнитного поля
Данные гипотетические линии назовём линиями магнитной индукции. Линии магнитной индукции замкнуты внутри магнита. Договоримся, что они начинаются на северном полюсе магнита (N) и заканчиваются на южном (S) (рис. 4).
Рис. 4. Поле постоянного магнита
Линии магнитной индукции на рисунке обладают некоторой информативностью: чем больше плотность линий в единице площади, тем сильнее магнитное поле (рис. 5).
Рис. 5. Поле постоянного магнита (плотность)
Выберем одинаковые по площади прямоугольники (зелёный и розовый) в различных точках магнитного поля. Заметно, что количество линий и их «густота» в зелёном прямоугольнике выше, чем в розовом. Это значит, что магнитное поле в зелёном прямоугольнике сильнее, чем в розовом.
Для математического описания величины поля используется вектор магнитной индукции.
Кто решил, что стрелка компаса должа быть красной и синей
Основной задачей компаса является указание на ориентирные стороны света: северную и южную. Красная стрелка компаса, взаимодействуя с магнитным полем земли, всегда указывает на север, синяя или черная — наоборот. Кроме того, компас имеет специальную шкалу, по которой можно определить азимут и угол отклонения от естественного ориентира. Интересный вопрос — окраска стрелки компаса и ее происхождение.
Происхождение компаса
Последователи китайских ученых продолжили конструировать свои модели магнитных компасов, в конструкции которых всегда было кое-что общее: стрелка прибора, как правило, представляла собой иглу из закаленного железа. Еще в древнем Китае, на родине черной металлургии, люди знали, что после нагревания и резкого охлаждения металл приобретает магнитные свойства.
Первые компасы имели низкую точность: погрешность показаний была обусловлена высокой силой силой трения указывающей части об основание. Эту проблему было принято решать двумя путями. С одной стороны, стрелку компаса располагали в сосуде с водой и закрепляли ее центр на поплавке, чтобы она могла свободно вращаться. С другой стороны, оба конца стрелки должны были быть идеально сбалансированными, а самый лучший способ достичь этого — сделать их абсолютно одинаковыми по размеру и весу.
Традиции древних народов
Чтобы легко различать направления, на которые указывал компас, его стрелки было проще красить в разные цвета, чем делать разной формы. На вопрос о том, почему стрелка компаса окрашена в красный и синий цвет можно найти ответ в годовом календаре древних ассирийцев. Традиционно, север и юг у этих народов назывался синими и красными землями соответственно. Поэтому синий и красный цвета, которые имели достаточную контрастность, были использованы в качестве основных ориентиров для древнего компаса.
С открытием первого постоянного магнита названия полюсов и цветовая схема для их обозначения были позаимствованы у компаса. Южный полюс магнита окрашивался в красный цвет, а северный — в синий. Нужно заметить, что одноименные полюса отталкиваются друг от друга, а потому компас, стрелка которого была изготовлена из постоянного магнита, имеющего традиционную раскраску, перестал указывать на север своей синей стороной. Таким образом, цветовая схема прибора стала полностью противоположной.
Магнит синий и красный что означает
Что за глупые вопросы, скажете вы и будете абсолютно правы. Откройте учебник (рис.1) и там увидите: южный полюс красного цвета и обозначается латинской буквой S , а северный полюс синий и обозначается буквой N .
Но в продолжение дискуссии на ОНТ об оборудовании по физике представляю полученные пару лет назад на класс физики магниты (рис. 2):
Красный полюс обоих магнитов обозначен буквой N , а синий – S . Буквы, хотя и не очень яркие, но помогли разобраться, почему красный полюс магнита притягивает красную сторону стрелку компаса, хотя у нормальных магнитов все наоборот (рис. 3).
Похоже, магниты красили дальтоники. Еще более вероятно, что покупали их тоже дальтоники… физические.